CN110686641A - 用于主轴或转动台的测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于主轴或用于转动台的测量装置，所述测量装置带有至少两个第一位置接收器和第二位置接收器和刻度元件，所述刻度元件具有第一分度和第二分度并且相对于所述第一位置接收器和第二位置接收器围绕转动轴线能转动地布置。所述第一分度包括有规律的结构，所述结构沿着第一方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第一方向具有沿周向方向的方向分量。所述第二分度包括有规律的结构，所述结构沿着第二方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第二方向具有沿轴向方向的方向分量。所述至少两个第一位置接收器沿周向方向彼此错开地布置，其中，通过所述至少两个第一位置接收器能够扫描所述第一分度。

Description

用于主轴或转动台的测量装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于针对主轴或转动台的位置测量的测量装置和一种用于主轴或用于转动台的组合件，所述组合件包括相应的测量装置。
背景技术
所涉及的主轴或转动台通常被用于加工机器或加工中心中。主轴或马达主轴在工具机中通常保持旋转的工具、例如铣刀。在转动台处固定有工件，所述工件此时例如被切削地加工。此外，将转动台用于测量机器中，其中，在这种应用中测量固定在所述转动台上的工件。这样的主轴或转动台通常配备有角度测量装置，所述角度测量装置用于测量轴的转动运动。角度测量装置尤其是在工具机或测量机器的情况下被用于测量旋转的运动。
存在越来越多的期望来提高这类主轴或转动台的工作能力、尤其是在运行期间的精度。
在JP 2010-217167 A中公开一种测量装置，所述测量装置具有编码器，所述编码器允许进行轴的转速测量并且此外产生信号，所述信号允许推断所述轴的轴向负载。
发明内容
本发明基于如下任务，提供一种测量装置，所述测量装置适用于主轴或适用于转动台并且所述测量装置实现：在运转的运行中确定转动轴线沿多个方向的位置。
根据本发明，这个任务通过权利要求1的特征来解决。
因此，所述测量装置适用于主轴或适用于转动台并且包括至少两个第一位置接收器、至少两个第二位置接收器和刻度元件，所述刻度元件具有第一分度或第一刻度部和第二分度或第二刻度部。所述刻度元件相对于所述第一位置接收器和第二位置接收器围绕转动轴线能转动地布置。所述第一分度包括有规律的结构，所述结构沿着第一方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第一方向具有沿周向方向的方向分量。所述第二分度包括有规律的结构，所述结构沿着第二方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第二方向具有沿轴向方向的方向分量。所述至少两个第一位置接收器沿周向方向彼此错开地布置，其中，通过所述至少两个第一位置接收器能够扫描所述第一分度，从而使得能够确定所述刻度元件在垂直于所述转动轴线定向的平面中的位置（并由此确定所述转动轴线的位置或在运行负载下的轴线移位）。此外，通过经由所述第一位置接收器中的至少一个第一位置接收器来扫描所述第一分度能够绝对地确定所述刻度元件关于所述第一位置接收器（即相对于所述位置接收器）在一圈内的角度位置。所述至少两个第二位置接收器同样沿周向方向彼此错开地布置，其中，通过所述第二位置接收器能够扫描所述第二分度并且能够确定所述刻度元件的轴向位置（并由此在运行负载下沿轴向方向的轴线移位）。
通过所述第一位置接收器中的至少一个第一位置接收器能够绝对地确定所述刻度元件关于所述第一位置接收器在一圈内的角度位置。这能够例如通过如下方式来实现，即，所述第一分度具有绝对的编码示踪部或而在所述刻度元件上安置有参考标记，所述参考标记结合增量的分度允许在一圈内的角度位置的绝对的确定。
所述第一分度的有规律的结构串联到彼此处地布置所沿着的第一方向能够与所述周向方向是相同的。完全一样地，所述第一方向能够倾向或倾斜于所述周向方向布置（然而不垂直于所述周向方向）。同样，所述第二分度的有规律的结构串联到彼此处地布置所沿着的第二方向能够与所述轴向方向相同地（并由此平行于所述转动轴线）布置。完全一样地，所述第二方向能够倾向或倾斜于所述轴向方向布置（然而不垂直于所述轴向方向）。例如所述第一分度的有规律的结构和所述第二分度的有规律的结构能够箭头形地彼此定向。
有利地，所述测量装置具有至少三个第一位置接收器和至少三个第二位置接收器。
在本发明的另外的设计方案中，所述测量装置具有电路板，在所述电路板上装配有至少一个电子模块。在此，所述第一位置接收器与所述电子模块电连接，从而使得所述第一位置接收器的信号能够通过所述电子模块来处理。备选地或补充地，所述第二位置接收器与所述电子模块电连接，从而使得所述第二位置接收器的信号能够通过所述电子模块来处理。尤其将处理器或微控制器考虑作为电子模块。
有利地，所述电路板具有环形的外形。环形这一概念能够理解为闭合的环形状，在所述闭合的环形状的情况下，即所述环形的电路板构造为闭合的延伸360°的环。环形这一概念也能够理解为敞开的环形状、例如敞开的延伸至少180°、尤其至少270°的环段部。
有利地，所述第一位置接收器和所述第二位置接收器与所述电子模块电连接，其中，通过所述电子模块能够确定所述刻度元件的角度位置、所述刻度元件在垂直于所述转动轴线的平面中的位置和所述刻度元件的轴向位置。
在本发明的另外的设计方案中，通过所述第二位置接收器能够确定所述刻度元件的倾翻及由此能够确定所述转动轴线的倾翻。尤其，至少所述第二位置接收器能够与所述电子模块电连接，其中，通过所述电子模块能够确定所述刻度元件的倾翻。此处，特别有利的是，使用三个或更多第二位置接收器。
在根据性质相应地刚性设计的主轴或转动台的情况下，这类倾翻相对小并且相对于理想的转动轴线处于低于1角分的范围内、例如100角秒向下直至50角秒。由此，通过这个倾翻也仅存在最小的位置改变，从而使得所述测量装置必须具有非常高的分辨率，以便能够提供关于所述倾翻的可靠的结论或定量值。通过使所述转动轴线如有可能旋转，所描述的倾翻能够引起所述刻度元件的摆动运动，其中，所述摆动运动通过所述测量装置、尤其通过加上所测量的角度位置能够定量来确定。
在本发明的另外的设计方案中，在所述电路板上装配有另外的传感器，通过所述另外的传感器能够测量加速度或震动或温度。尤其，在所述电路板上也能够装配有两个或多个另外的传感器。
有利地，在所述电路板上装配有存储模块，所述存储模块能够用作为数据记录器，以用于存储如下信息，所述信息基于由所述第一位置接收器和/或所述第二位置接收器和/或由所述另外的传感器所产生的信号。
有利地，所述第一位置接收器和/或所述第二位置接收器和/或所述另外的传感器通过柔性的电路板与所述环形的电路板连接。
在本发明的另外的设计方案中，所述第一位置接收器和/或所述第二位置接收器设计为磁传感器，并且所述第一分度和/或所述第二分度的结构设计为磁极。所述第一位置接收器和/或所述第二位置接收器能够例如基于磁阻原理来工作或设计为霍尔传感器。备选地，所述测量装置也能够基于光学或感应测量原理，其中，所述原理的组合也是可行的，从而使得所述第一分度能够根据不同于所述第二分度的原理来扫描。
有利地，所述第一位置接收器的传感器相对于所述第二位置接收器的传感器关于所述轴向方向错开地布置，通过所述第一位置接收器的传感器能够扫描所述第一分度，通过所述第二位置接收器的传感器能够扫描所述第二分度。
有利地，至少所述第二分度（或两个分度）安置在柱状的刻度元件的外周侧上。
例如将能固定在轴处的环形的主体考虑作为刻度元件。备选地，但是所述第一分度和/或所述第二分度也能够直接地安置到所述轴上。
本发明也包括用于主轴或用于转动台的组合件，所述组合件带有测量装置，所述测量装置包括电路板，电子模块装配在所述电路板上，从而使得所述第一位置接收器的和/或第二位置接收器的信号能够通过所述电子模块来处理，其中，所述组合件具有壳体并且所述电路板由所述壳体包围。
有利地，所述组合件包括轴、预紧元件和两个支承件，所述支承件构造为滚动轴承。所述刻度元件关于所述轴可轴向移位地装配，并且所述支承件借助于所述预紧元件轴向地如此预紧，使得所述刻度元件处于轴向预紧力的力流中。备选地或补充地，所述测量装置包括测量装置壳体，所述测量装置壳体关于所述轴可轴向移位地装配，其中，所述支承件借助于所述预紧元件轴向地如此预紧，使得所述测量装置壳体处于轴向预紧力的力流中。
本发明的有利的构造方案由从属权利要求得出。
通过所述测量装置能够在线地探测例如工具主轴的轴线移位、无触碰地测量转子温度、接收转动轴线的不平衡和震动、将关于运行状态的信息（最大温度、最大震动、运行时间等）在较长的时间段上进行存储并又将其输出。尤其基于所述角度位置的和所述刻度元件在垂直于所述转动轴线的平面中的位置（轴线移位）的测量值，能够通过数值控制器进行在加工或测量过程中的理论位置的修正。由此，能够例如修正例如夹入在主轴中的切削的工具在工件的加工期间的轨道曲线。尤其，所述测量装置能够如此配置，使得在与数值控制器共同作用的情况下产生修正值，所述修正值基于通过所述测量装置所测量的位置数据结合绝对的角度位置。
为了这个目的，所述测量装置能够有利地具有低于2µm的、尤其低于1µm的、尤其低于750nm的分辨率。针对分辨率的这些值不仅能够为了轴向位置的确定而且为了（即在垂直于所述转动轴线的平面中的）横向位置的确定而实现。
附图说明
根据本发明的测量装置的另外的细节和优点由随后借助附上的图对实施例的描述来得出。
其中：
图1示出穿过带有测量装置的主轴的纵截面，
图2示出穿过带有测量装置的主轴的横截面，
图3以纵截面示出所述测量装置的细节视图,
图4示出所述测量装置的刻度元件的细节视图。
具体实施方式
在图1中示出，穿过工具机的主轴的纵截面，其中，所述工具机在所介绍的实施例中设计为铣削机。所述主轴包括第一结构部件组1以及第二结构部件组2，所述第一结构部件组也能够被称为定子，所述第二结构部件组能够相对于所述第一结构部件组1围绕转动轴线A转动并因此作用为转子。此外，所述主轴包括两个支承件3、4，所述支承件此处设计为滚动轴承、尤其是倾斜球轴承。所述主轴的第二结构部件组2由在图中未示出的马达来驱动。
所述第一结构部件组1具有壳体1.20，所述支承件3、4和测量装置12容纳在所述壳体中，其中，测量装置壳体1.8与壳体1.20连接。轴向地在所述支承件3、4的外环之间还布置有间隔套筒1.10。
所述第二结构部件组2具有轴2.2，在所述轴处布置有所述测量装置12的刻度元件2.1、所述支承件3、4的内环以及间隔环2.3和间距套筒2.4。在所介绍的实施例中，工具容纳部2.5、此处空心柄锥固定在所述轴2.2的一端部处。铣削工具2.6装配在这个工具容纳部2.5中。
首先借助图2和3来阐释所述测量装置12。根据图2（所述图示出在所述测量装置12于平面P的高度上穿过所述主轴的横截面），在剖面中处于内部地能够看到所述轴2.2，所述刻度元件2.1可轴向移位地但抗转动地固定在所述轴处。所述轴2.2和所述刻度元件2.1相对于电路板1.7能转动地布置，其中，在图2中为了层次清楚起见放弃对于在图1和3中能看到的浇注质量1.9的示出。所述测量装置12包括三个第一位置接收器1.1、1.3、1.5和三个第二位置接收器1.2、1.4、1.6。所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5沿周向方向u分别彼此错开地布置。同样，所述第二位置接收器1.2、1.4、1.6沿周向方向u分别彼此错开地布置。
所述位置接收器1.1至1.6和所述环形的电路板1.7抗转动地与所述测量装置壳体1.8并由此抗转动地与所述主轴的壳体1.20连接。在所述电路板1.7上尤其装配有第一电子模块1.71、第二电子模块1.72、另外的传感器1.73以及存储模块1.74。
借助于预紧元件2.21（此处轴螺母）能够将机械的预紧力导入到所述主轴的支承件3、4中。在所介绍的实施例中，所述测量装置如此布置，使得所述测量装置12的相对于所述轴2.2可移位的环形的刻度元件2.1和相对于所述轴2.2可移位的环形的测量装置壳体1.8处于轴向预紧力的力流中。
参考图3借助所述位置接收器1.1来描述所述位置接收器1.1至1.6的构造，所述位置接收器关联于所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5，其中，在所介绍的实施例中，所有位置接收器1.1至1.6基本上相同地构造并且分别以相同的方式与所述电路板1.7电接触。此处，所述位置接收器1.1至1.6设计为磁接收器。所述位置接收器1.1包括传感器1.11和薄板1.12，所述薄板相对于所述传感器1.11处于径向外部地布置。所述薄板1.12通过柔性的电路板1.13与所述环形的电路板1.7电连接。在所介绍的实施例中，所述传感器1.11设计为磁阻式探测器。尤其，所述传感器1.11能够设计为在玻璃衬底上的磁阻式结构并且通过覆镀通孔与所述薄板1.12电连接。
与此相对，在所述传感器1.11或所述位置接收器1.1至1.6与所述刻度元件2.1之间存在空气间隙，所述空气间隙在所介绍的实施例中具有低于200µm的数量级。所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5的传感器关于所述轴向方向z相对于所述第二位置接收器1.2、1.4、1.6的传感器错开地布置。
在所介绍的实施例中，所述刻度元件2.1构造为柱状的或环形的主体，不仅所述第一分度2.11而且所述第二分度2.12布置在所述刻度元件的外周侧处，其中，所述第一分度2.11相对于所述第二分度2.12关于所述轴向方向z错开地布置。
在图4中示出朝所述刻度元件2.1的外周侧的视图的局部。所述第一分度2.11包括有规律的结构或线（在图中黑色的和白色的矩形），所述结构或线沿着第一方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第一方向具有沿周向方向u的方向分量。在所介绍的实施例中，所述第一方向与所述周向方向u是相同的。此外，所述第一分度2.11包括参考标记2.111。
所述第二分度2.12包括有规律的结构或线（在图中黑色的和白色的矩形），所述结构或线沿着第二方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第二方向具有沿轴向方向的方向分量。在所介绍的实施例中，所述第二方向与所述轴向方向z是相同的。
换言之，所述第一分度2.11包括有规律的结构，所述结构此处在原理上矩形地设计并且所述结构的纵向侧沿所述第二方向定向并且平行于彼此地布置。在所介绍的实施例中，所述第二方向平行于所述转动轴线A或平行于所述方向z伸延。所述第二分度2.11同样包括有规律的结构，所述结构此处环绕地设计，并且所述结构的环绕的纵向侧沿所述第一方向定向并且平行于彼此地布置。所述第一方向沿周向方向u伸延。
在所介绍的实施例中的结构设计为磁的北极和南极。
通过所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5能够以一种方式扫描所述第一分度2.11，使得通过所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5能够确定所述刻度元件2.1关于所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5的角度位置。在此，能够绝对地确定在一圈内的角度位置。为了这个目的，如在图3中示出的那样能够使用本身增量的第一分度2.11，通过所述本身增量的第一分度结合参考标记2.111能够产生在一圈上的绝对的角度位置。备选地，所述第一分度2.11能够绝对地设计，例如设计为伪随机编码或格雷编码（在编码的意义下），即在产生单义的编码值的情况下设计。所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5的信号被导引至所述电子模块1.71，所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5经由所述电路板1.7的导体线路与所述电子模块电连接。然后由所述电子模块1.71产生所述角度位置的尤其数字的值。此外，通过在所述电子模块1.71中对所述第一位置接收器1.1、1.3、1.5的位置信号适当的联结能够确定所述刻度元件2.1在垂直于所述转动轴线A定向的平面P中的位置（即所述转动轴线A的实际位置的x、y坐标）。这个位置（所述位置也能够被称为横向位置）在所给定的主轴的情况下取决于所述工具2.6在加工期间的负载。此外，实时的横向位置也关联于所述轴2.2的绝对的角度位置，从而使得例如能够识别，所述工具2.6的哪个切割部在与所述工件的接合中引起所述主轴或轴2.2的哪个负载。
同样，所述第二位置接收器1.2、1.4、1.6与所述电子模块1.71电连接。所述第二位置接收器1.2、1.4、1.6用于扫描所述第二分度2.12，其中，通过所述第二位置接收器1.2、1.4、1.6能够确定所述刻度元件2.1的轴向位置。在所述电子模块1.71中，所述轴向位置也关联于所述轴2.2的绝对的角度位置。
通过本发明能够尤其在主轴或转动台的情况下取决于所述轴2.2的绝对的角度位置来测量所述轴的横向和轴向位置。通过使所提及的主轴或转动台总归非常刚性地设计，此处执行如下位置测量，所述位置测量在µm范围内运动或不太运动。同样，能够测量所述转动轴线A相对于所述壳体1.1的倾翻。也为了这个目的，需要尤其所述第二位置接收器1.2、1.4、1.6的高的分辨率。
在所述测量装置12的运行中，在所述存储模块1.74中在数据记录器意义下存储来自所述另外的传感器1.73的数据，从而使得例如所出现的温度或冲击负载可追溯地得到记录。

Claims (15)

1. 用于主轴或用于转动台的测量装置（12），所述测量装置包括至少两个第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）和至少两个第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）和刻度元件（2.1），所述刻度元件具有第一分度（2.11）和第二分度（2.12）并且相对于所述第一位置接收器和第二位置接收器（1.1至1.6）围绕转动轴线（A）能转动地布置，其中，
- 所述第一分度（2.11）包括有规律的结构，所述结构沿着第一方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第一方向具有沿周向方向（u）的方向分量，并且
- 所述第二分度（2.12）包括有规律的结构，所述结构沿着第二方向平行于彼此地、串联到彼此处地布置，其中，所述第二方向具有沿轴向方向（z）的方向分量，并且
- 所述至少两个第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）沿周向方向（u）彼此错开地布置，其中，通过所述至少两个第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）能够扫描所述第一分度（2.11），从而使得能够确定所述刻度元件（2.1）在垂直于所述转动轴线（A）定向的平面（P）中的位置，其中，此外通过所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）中的至少一个第一位置接收器能够绝对地确定所述刻度元件（2.1）关于所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）在一圈内的角度位置，并且
- 所述至少两个第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）沿周向方向（u）彼此错开地布置，其中，通过所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）能够扫描所述第二分度（2.12）并且能够确定所述刻度元件（2.1）的轴向位置。
2.根据权利要求1所述的测量装置（12），其中，所述测量装置（12）具有至少三个第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）和至少三个第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）。
3.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置（12），其中，所述测量装置（12）具有电路板（1.7），在所述电路板上装配有至少一个电子模块（1.71、1.72），其中，所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）和/或所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）与所述电子模块（1.71、1.72）电连接，从而使得所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）的和/或所述第二位置接收器（1.2,1.4、1.6）的信号能够通过所述电子模块（1.71、1.72）来处理。
4.根据权利要求3所述的测量装置（12），其中，所述电路板（1.7）具有环形的外形。
5.根据权利要求3或4所述的测量装置（12），其中，所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）和所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）与所述电子模块（1.71、1.72）电连接，其中，通过所述电子模块（1.71、1.72）能够确定所述刻度元件（2.1）的角度位置、在所述平面（P）中的位置和轴向位置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置（12），其中，通过所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）能够确定所述刻度元件（2.1）的倾翻及由此能够确定所述转动轴线（A）的倾翻。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的测量装置（12），其中，在所述电路板（1.7）上装配有另外的传感器（1.73），通过所述另外的传感器能够测量加速度或温度。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的测量装置（12），其中，在所述电路板（1.7）上装配有存储模块（1.74），所述存储模块能够用作为数据记录器，以用于存储基于由所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）和/或所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）和/或所述另外的传感器（1.73）所产生的信号的信息。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的测量装置（12），其中，所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）和/或所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）和/或所述另外的传感器（1.73）通过柔性的电路板（1.13）与所述环形的电路板（1.7）连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置（12），其中，所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）和/或所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）设计为磁传感器，并且所述第一分度（2.11）的和/或所述第二分度（2.12）的结构设计为磁极。
11.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置（12），其中，所述第一位置接收器（1.1、1.3、1.5）的传感器（1.11）关于所述轴向方向（z）相对于所述第二位置接收器（1.2、1.4、1.6）的传感器错开地布置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置（12），其中，所述第二分度（2.12）安置在柱状的刻度元件（2.1）的外周侧上。
13.用于主轴或用于转动台的组合件，所述组合件包括根据权利要求3所述的测量装置（12），其中，所述组合件具有壳体（1.20），并且所述电路板（1.7）由所述壳体（1.20）包围。
14.根据权利要求12所述的组合件，其中，所述组合件包括轴（2.2）、预紧元件（2.21）和两个支承件（3、4），所述支承件构造为滚动轴承，其中，所述刻度元件（2.1）关于所述轴（2.2）可轴向移位地装配，并且所述支承件（3、4）借助于所述预紧元件（2.21）轴向地如此预紧，使得所述刻度元件（2.1）处于轴向预紧力的力流中。
15.根据权利要求13或14所述的组合件，其中，所述组合件包括轴（2.2）、预紧元件（2.21）和两个支承件（3、4），所述支承件构造为滚动轴承，其中，所述测量装置（12）包括测量装置壳体（1.8），所述测量装置壳体关于所述轴（2.2）可轴向移位地装配，并且所述支承件（3、4）借助于所述预紧元件（2.21）轴向地如此预紧，使得所述测量装置壳体（1.8）处于轴向预紧力的力流中。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2948815T3 (es) * 2020-03-02 2023-09-19 Leine & Linde Ab Codificador rotatorio y método para determinar el mal funcionamiento de un codificador rotatorio
DE102021207479A1 (de) 2021-07-14 2023-01-19 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung zur korrektur von positionsabweichungen einer bearbeitungsmaschine
DE102021209049A1 (de) 2021-08-18 2023-02-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung und verfahren zur feststellung einer berührung zwischen einem werkzeug und einem werkstück
DE102022203088A1 (de) 2022-03-29 2023-10-05 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Feststellung einer Annäherung eines Werkzeugs an ein Werkstück

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4512082A (en) * 1982-03-10 1985-04-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Error correction arrangement for digital length or angle measuring device
CN101439411A (zh) * 2007-11-22 2009-05-27 村田机械株式会社 机床、以及传感器组件
CN102679927A (zh) * 2012-05-31 2012-09-19 中国航空动力机械研究所 测量装置及其使用方法
CN203011370U (zh) * 2013-01-07 2013-06-19 中国科学院云南天文台 基于光杠杆的测角器件检定装置
CN104942775A (zh) * 2015-06-01 2015-09-30 东南大学 伺服式多工位转台及其精度特性测试装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4343135A1 (de) * 1993-12-17 1995-06-22 Bosch Gmbh Robert Drehratensensor
JP3230789B2 (ja) * 1994-07-29 2001-11-19 オークマ株式会社 光学式位置検出装置
JP3305588B2 (ja) * 1996-07-31 2002-07-22 アルプス電気株式会社 回転角検出装置
US5841274A (en) * 1997-01-29 1998-11-24 Mitutoyo Corporation Induced current absolute position transducer using a code-track-type scale and read head
JP2000171239A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Ntn Corp 回転角検出装置
AT4639U1 (de) * 2000-10-23 2001-09-25 Austria Mikrosysteme Int Winkelmesseinrichtung
JP2007127253A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Jtekt Corp センサ付き転がり軸受装置
FR2896036B1 (fr) * 2006-01-06 2008-11-07 Skf Ab Systeme de detection de position angulaire absolue par comparaison differentielle, roulement et machine tournante
JP2009144857A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Jtekt Corp センサ付き転がり軸受装置
JP5564963B2 (ja) 2009-02-19 2014-08-06 日本精工株式会社 軸受装置及び工作機械の主軸装置
US20140111191A1 (en) * 2011-04-11 2014-04-24 Christophe Andre "sensor arrangement, sensor bearing and method for producing a sensor arrangement"
DE102013224381A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung
CA2900299C (en) * 2013-04-19 2017-10-24 Stowe Woodward Licensco, Llc Industrial roll with triggering system for sensors for operational parameters
DE102013213003A1 (de) * 2013-07-03 2015-01-08 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Abtasteinheit zur Abtastung eines Maßstabs und Positionsmesseinrichtung
WO2015075136A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-28 Novo Nordisk A/S Rotary sensor assembly with axial switch and redundancy feature
JP6303889B2 (ja) * 2014-07-18 2018-04-04 コニカミノルタ株式会社 加工工具の測定装置及び測定方法
JP6440609B2 (ja) * 2015-01-16 2018-12-19 キヤノン株式会社 位置検出装置、レンズ装置、撮像システム、工作装置、露光装置、位置検出方法、プログラム、記憶媒体
JP6819887B2 (ja) * 2015-09-30 2021-01-27 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにフラットパネルディスプレイ製造方法
JP6727556B2 (ja) * 2015-09-30 2020-07-22 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにフラットパネルディスプレイ製造方法
JP6664074B2 (ja) * 2016-03-03 2020-03-13 株式会社東京精密 平面度測定装置
US10903731B2 (en) * 2016-09-05 2021-01-26 Lg Innotek Co., Ltd. Apparatus for sensing rotor location and motor comprising apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4512082A (en) * 1982-03-10 1985-04-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Error correction arrangement for digital length or angle measuring device
CN101439411A (zh) * 2007-11-22 2009-05-27 村田机械株式会社 机床、以及传感器组件
CN102679927A (zh) * 2012-05-31 2012-09-19 中国航空动力机械研究所 测量装置及其使用方法
CN203011370U (zh) * 2013-01-07 2013-06-19 中国科学院云南天文台 基于光杠杆的测角器件检定装置
CN104942775A (zh) * 2015-06-01 2015-09-30 东南大学 伺服式多工位转台及其精度特性测试装置

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